1. 干细胞多能性调控机制

多能性维持的分子网络：探究核心转录因子（如 Oct4、Sox2、Nanog）的协同作用，解析表观遗传修饰（DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑）对干细胞多能性的稳定调控，以及非编码 RNA（miRNA、lncRNA）的调控功能。

多能性层级与转换：研究胚胎干细胞（ESC）的全能性、诱导多能干细胞（iPSC）的重编程机制，揭示多能性状态（ naive/primed ）转换的分子开关，以及成体干细胞的组织特异性多能性调控逻辑。

重编程的分子机制：解析 iPSC 诱导过程中体细胞命运逆转的关键步骤，探究转录因子、表观遗传调节剂对细胞身份重编程的驱动作用，优化重编程效率与安全性。

2. 干细胞定向分化与谱系决定

谱系分化的分子调控：阐明干细胞向神经、心肌、造血、肝脏等特定组织细胞分化的信号通路（如 Wnt、BMP、Notch），识别谱系特异性标志物与关键调控基因。

分化过程的表观遗传调控：研究分化过程中 DNA 甲基化图谱、组蛋白修饰模式的动态变化，解析表观遗传记忆对谱系维持的影响，以及如何通过表观遗传干预实现精准分化。

体外分化体系优化：建立模拟体内发育微环境的体外分化模型，解决分化细胞纯度低、功能不成熟等问题，为细胞治疗提供高质量种子细胞。

干细胞微环境（Niche）调控

微环境的组成与功能：解析干细胞周围细胞（如支持细胞、免疫细胞）、细胞外基质（ECM）、细胞因子等组成的微环境对干细胞自我更新、分化及休眠状态的调控作用。

微环境信号传导机制：探究微环境中可溶性因子（如生长因子、细胞因子）、机械力、代谢产物如何通过受体介导的信号通路影响干细胞命运，以及干细胞与微环境的双向互作。

病理状态下的微环境改变：研究衰老、损伤、疾病（如肿瘤）状态下干细胞微环境的异常变化，及其对干细胞功能的影响，为靶向微环境的治疗提供理论依据。

4. 干细胞与疾病及再生修复

疾病的干细胞模型构建：利用 iPSC 构建遗传性疾病（如肌萎缩侧索硬化症、地中海贫血）、退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病）的体外模型，解析疾病发病机制。

干细胞的再生修复机制：探究干细胞在组织损伤（如心肌梗死、脊髓损伤、肝纤维化）后的迁移、定植及分化机制，分析干细胞旁分泌效应（如分泌细胞因子、外泌体）在修复中的作用。

干细胞异常与疾病关联：揭示干细胞功能异常（如增殖过度、分化缺陷）与肿瘤发生、组织衰老的关联性，解析癌干细胞的起源与调控机制。

1 基因编辑技术：利用 CRISPR/Cas9、TALEN 等技术构建干细胞基因敲除 / 敲入模型，验证基因功能及调控网络。

2 单细胞组学技术：通过单细胞转录组、单细胞表观组、单细胞蛋白质组测序，解析干细胞异质性、分化轨迹及分子特征。

3 活体成像与示踪技术：借助荧光标记、生物发光、质谱流式等技术，实时追踪干细胞在体内的迁移、增殖及分化动态。

4 3D 培养与类器官技术：构建干细胞来源的类器官（如脑类器官、肝类器官），模拟体内组织器官结构与功能，用于机制研究与药物筛选。

5 生物信息学与系统生物学：整合多组学数据，构建干细胞调控网络模型，预测关键调控节点与潜在干预靶点。